Российские ученые разработали модели для расчета турбулентных потоков в устойчивом приграничном слое — самом близком к земле слое атмосферы. Этот результат важен для оценки распространения атмосферных загрязнений, а также для улучшения достоверности прогноза погоды и изменений климата. Статья опубликована в журнале Atmospheric Chemistry and Physics. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.

Адекватное описание турбулентного обмена в близком к земле слое атмосферы имеет большое значение при решении различных задач. Наиболее важная из них — проблема загрязнения воздуха. Статичные условия формируются практически каждую ночь над поверхностью суши, а также типичны для пространств, занятых водоемами с температурой поверхности более низкой, чем температура окружающего воздуха. В зимнее время года сильно устойчивая атмосфера наблюдается над покрытой льдом поверхностью Северного Ледовитого океана и в антициклонах над заснеженными континентами. Тем не менее, процессы в устойчивом пограничном слое атмосферы остаются малоизученными. В частности, до сих пор не решена проблема адекватного описания турбулентного обмена в приземном слое при этих условиях.

В своей работе российские ученые совместно с зарубежными коллегами воспользовались уравнением непрерывности и обширным банком данных специализированных наблюдений в приземном слое атмосферы. Ученые рассматривали потоки воздуха между двумя вихрями цилиндрической формы с устойчивым разделением — случай, характерный для атмосферных движений над поверхностью водоемов.

Исследователи дополнили эту информацию собственными моделями. Скорости при сильно устойчивых движениях совпадали с посчитанными прежде. Это удачное экспериментальное открытие дает универсальную оценку скорости рассеивания турбулентной энергии, работающую во всем диапазоне устойчивости — от нейтральных до сильно устойчивых пограничных слоев.

«В случае сильно устойчивых пограничных слоев встает вопрос о применимости теорий подобия, обычно используемых для описания турбулентного обмена в климатических моделях. Проблемы в условиях устойчивого приземного слоя обусловлены недостаточной изученностью и адекватным представлением источников турбулентности. Широко обсуждается само наличие этого явления в устойчивом приземном слое. Наша работа — новый шаг в моделировании турбулентных течений. Разработанный теоретический подход может быть использован для расчета динамики атмосферы в симуляциях погоды и климата, а также в задачах, использующих информацию о турбулентности в химии атмосферы, аэрозольных науках и физике облаков», — рассказывает Ирина Репина, доктор физико-математических наук, заведующая лаборатории взаимодействия атмосферы и океана Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН.

В работе также приняли участие ученые из Финляндии (Финский метеорологический институт, Институт системных исследований атмосферы и земли) и Нижнего Новгорода (Университет Лобачевского, Институт прикладной физики).

Похожие новости

  • 17/05/2019

    Ученые РФ и США научились менять 3D-геном для подавления генов, вызывающих опухоли

    ​Международная группа ученых нашла способ изменить пространственную организацию генома (3D-геном) для подавления образующих рак генов. Научная работа открывает новые возможности в создании лекарств для лечения онкологических заболеваний посредством изменения работы генов, пресс-служба Российского научного фонда, грантами которого на разных этапах было поддержано исследование.
    802
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    1825
  • 15/11/2017

    Учёные обнаружили у нескольких морских существ вещества, способные уничтожать раковые клетки

    ​Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе со своими коллегами из Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН), а также из ведущих онкологических клиник Германии и Швейцарии обнаружили в составе ряда морских организмов (гидробионтов) уникальные вещества, способные уничтожать опухолевые клетки.
    1119
  • 05/07/2019

    Отраслевая и фундаментальная наука совместно обследуют большие глубины

    ​2 июля стартовала совместная экспедиция Российской Академии наук и Росрыболовства на НИС «Академик Лаврентьев» (РАН) по программе комплексных исследований экосистем гайотов и гор Императорского хребта.
    278
  • 25/09/2018

    В России создадут систему прогнозов состояния арктических морей

    ​Создание системы оперативного прогноза ситуации в арктических морях представляется для России крайне важным проектом, ввиду стоящей задачи освоения Арктики. Такая система сможет предоставлять прогностическую информацию о гидрометеорологических изменениях в акватории.
    645
  • 06/08/2019

    Ученые нашли новый способ измерения глубины промерзания почвы с помощью спутника

    Исследователи из МФТИ и академических институтов выяснили, как можно наблюдать за состоянием вечной мерзлоты в Западной Сибири и тем, как сильно промерзает почва зимой, используя климатические спутники.
    292
  • 13/05/2019

    Новейший способ диагностики опухоли мозга в операционной

    ​Передовую систему диагностики злокачественных опухолей мозга во время операции разработали ученые Приволжского исследовательского медицинского университета и Института прикладной физики РАН. В основе метода лежит оптическая когерентная томография (ОКТ), которая широко применяется в офтальмологических обследованиях.
    334
  • 13/05/2019

    Ученые раскрыли новый механизм клеточной смерти

    Ученые раскрыли новый, ранее неизвестный механизм клеточной смерти. В ходе исследования реакции пшеницы на вредоносные инфекции биологи проследили, какие вещества активизируются в процессе самоуничтожения поврежденной клетки — апоптозе, — и открыли ранее неизвестный механизм его запуска.
    459
  • 03/10/2019

    В Иркутске обсудили возвращение на Байкал глубоководных обитаемых аппаратов

    8 сентября 2019 года состоялся визит в Институт земной коры СО РАН Героя Российской Федерации, известного советского и российского инженера, командира глубоководного обитаемого аппарата «Мир» Евгения Сергеевича Черняева.
    296
  • 02/11/2018

    Биофизики изучили еще один кирпичик жизни

    ​Коллективу российских ученых удалось продвинуться в понимании механизмов работы архей Geoglobus acetivorans, обитающих в гидротермальных источниках на дне мирового океана. Работа опубликована в  журнале Extremophiles.
    547